CN104797906A - 用于测量表面不均匀度的传感器 - Google Patents

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埃文·J·瑞博尼克
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Abstract

本发明提供了一种方法，所述方法包括：在表面的所选择样本区域上形成二维询问光束；用透镜阵列收集透射通过所述样本区域或者从所述样本区域反射的光，以形成焦点的样本阵列；通过成像透镜使所述焦点的样本阵列在传感器上成像；将所述焦点的样本阵列的图像与焦点的基准阵列进行比较，以确定所述样本区域中的不均匀度的水平。

Description

用于测量表面不均匀度的传感器
相关申请的交叉引用
本专利申请要求提交于2011年12月20日的美国临时专利申请No.61/578,174的优先权，该专利申请的公开内容的全文以引用方式并入本文。
技术领域
本公开涉及材料检测***，诸如，用于检测材料幅材移动的计算机化***。
背景技术
在理想状况下，生产线可以制备完全均匀且没有波动的产品。然而，工艺变量和材料配方误差可造成在现实生活的制造中产品不均匀。例如，如果幅材状聚合物材料的片材旨在用于计算机或移动装置的显示器中，则在制造期间出现的变形或波形缺陷可强烈影响顾客对产品的视觉感知。
已将基于成像的检测***用于在被制造的产品进入制造过程时监控产品的质量。检测***使用诸如(例如)CCD相机的传感器捕集产品材料的所选部分的数字图像。检测***中的处理器应用算法来快速评价所捕集的材料样本的数字图像，以确定样品或其所选区域对于客户而言是否是适宜地无销售缺陷的。
这些检测***可以辨识“点”缺陷，其中，每个缺陷局限在制成材料的单个区域内。然而，幅材材料可包括大面积的不均匀，这种缺陷可包括例如斑点、波纹、成束、条痕和变形。相比于局部的点缺陷，计算机化检测***对这些遍布的非局部缺陷的检测和定量可能更难。
发明内容
在一个方面，本公开涉及一种方法，该方法包括在表面的所选择样本区域上形成二维询问光束。用透镜阵列收集透射通过样本区域或者从样本区域反射的光，以形成焦点的样本阵列。通过成像透镜在传感器上将焦点的样本阵列成像，成像透镜可以是单元件透镜或多元件透镜组合，为了简便起见，在下文中称为成像透镜。将焦点的样本阵列的图像与焦点的基准阵列进行比较，以确定样本区域中的不均匀度的水平。
在另一个方面，本公开涉及一种设备，该设备包括至少一个光源，光源在表面的所选择样本区域上形成二维询问光束；小透镜阵列，其捕集透射通过表面的样本区域或者从样本区域反射的光，以形成焦点的样本阵列；成像透镜，其将小透镜阵列产生的焦点的样本阵列在传感器上成像；处理器，其确定相对于焦点的基准阵列的以下变化中的至少一种：(1)样本阵列中的焦点在X-Y平面中的位移；(2)样本阵列中的焦点的尺寸；(3)样本阵列中的焦点的强度，其中变化代表样本区域中的不均匀度的水平。
在另一个方面，本公开涉及一种用于监控材料的表面上的所选择样本区域内的变形的***。该***包括：光源，其在表面的所选择样本区域上形成二维询问光束；小透镜阵列，其捕集透射通过表面的样本区域或者从表面的样本区域反射的光，以形成焦点的样本阵列；成像透镜，其用于将焦点的样本阵列在传感器上成像；和处理器，其测量样本阵列中的焦点相对于焦点的基准阵列在X-Y平面中的位移、尺寸和强度中的至少一者，以确定样本区域中的不均匀度的水平。
在又一个方面，本公开涉及一种方法，该方法包括：将光源定位成邻近柔性材料的非静止幅材的表面，其中光源在表面的所选择样本区域上形成二维询问光束。用小透镜阵列收集透射通过样本区域的光，其中所述小透镜阵列形成对应的焦点的样本阵列。通过成像透镜，将焦点的样本阵列在相机的传感器上成像。处理传感器上的图像，以测量样本阵列中的各焦点相对于焦点的基准阵列在X-Y方向上的位移，并且基于所测得的焦点的位移，计算样本区域中的不均匀度。
在又一个方面，本公开涉及一种用于在制造幅材材料时实时检测幅材材料以及计算幅材材料的表面中的所选择样本区域的变形水平的方法。该方法包括：将光源定位成邻近柔性材料的非静止幅材的表面，其中光源在表面的所选择样本区域上形成二维询问光束。用小透镜阵列收集透射通过样本区域的光，其中小透镜阵列形成对应的焦点的样本阵列。通过成像透镜，将焦点的样本阵列在相机的传感器上成像；以及处理传感器上的图像，以测量样本阵列中的各焦点相对于焦点的基准阵列在X-Y方向上的位移。然后，基于所测得的位移，计算样本区域中的不均匀度的水平。
在又一个方面，本公开涉及一种用于实时检测幅材材料的在线计算机化检测***。该***包括：光源，其在表面的所选择样本区域上形成二维询问光束；小透镜阵列，其捕集透射通过表面的样本区域的光，以形成焦点的样本阵列；成像透镜，其用于将焦点的样本阵列在传感器上成像；和计算机执行软件，其用于基于所测得的样本阵列中的各焦点相对于焦点的基准阵列的变化来确定样本区域中的不均匀度的水平。
在又一个方面，本公开涉及一种非瞬时性计算机可读介质，这种介质包括软件指令，软件指令用于使计算机处理器：利用在线计算机化检测***接收在制造幅材材料期间所测得的幅材材料的表面上的一个或多个样本区域的焦点的样本阵列的图像；将焦点的样本阵列的图像与焦点的基准阵列进行比较；基于样本阵列中的焦点和基准阵列中的焦点之间的变化，计算幅材材料中的不均匀缺陷的严重性。
本发明的一个或多个实施例的细节在附图和以下具体实施方式中说明。通过具体实施方式和附图以及权利要求书，本发明的其他特征、目标和优点将显而易见。
附图说明
图1A和图1B是用于测量材料表面中的点缺陷的方法和设备的示意图。
图2是用于测量表面的样本区域的不均匀度的传感器的实施例的示意图。
图3是示出用于测量材料的样本区域中的不均匀度的水平的方法的实施例的流程图。
图4是示例性幅材制造厂中检测***的示例性实施例的示意性框图。
图5是实例中使用的焦点的基准阵列的图像。
图6是实例中使用的焦点的样本阵列的图像。
图7是图6的图像数据的表面等高线图。
在这些附图中，类似的符号可表示类似的元件。
具体实施方式
在图1A和图1B中示出可用于测量制成材料中的缺陷的一种方法。参见图1A，诸如(例如)激光器的光源10将询问光束12投射到基准样本材料16的基准表面14上。基准表面14大体上是平坦的并且没有诸如变形、成束、条痕等不均匀缺陷。透射通过样本材料16的光束18经过傅立叶变换透镜20并且在传感器22上成像。光束18在传感器22上形成基准焦点24，该焦点是光源10、透镜20和基准表面14的角对准的特性。基准焦点24的所选择特性(诸如(例如)焦点在X-Y平面中的位置)接着被储存在计算机(图1A中未示出)的存储器中。
参见图1B，光源30将询问光束32投射到样本材料36的表面34上。表面34包括至少一个不均匀缺陷，诸如(例如)变形、成束、条痕等。透射通过样本材料36的光束38经过傅立叶变换透镜40并且投射到传感器42上。光束38在传感器42上形成焦点44，该焦点是样本材料36的表面34的特性。
如果将传感器42上的焦点44的所选择特性与存储器中存储的基准点24的特性进行比较，则表面34中的不均匀缺陷将造成焦点44的可测得的改变。例如，表面34中的某些不均匀缺陷将造成光束38的角偏差θ以及焦点24和44的中心之间的对应的线性偏差x。
图1A至图1B中示出的方法和设备只提供对样本材料的表面特性的单点测量。为了测量材料表面上的大样本区域内的不均匀缺陷，可以在整个样本区域的所选择部分上扫描激光束，这个过程是耗时的，并且会使得难以在制造材料时实时快速评价样本区域的表面特性。
参见图2，用于测量表面不均匀度的***和设备100包括至少一个光源102，该光源发射询问光束104。根据待分析表面的类型，合适的光源102可以在大范围内变化，但具有良好限定的波前的光源(诸如，激光器)是特别优选的，并且合适的激光器包括He-Ne激光器、二极管激光器等。
询问光束104经过任选的透镜***106，透镜***106进一步扩展光束，以覆盖样本材料112的表面110上所选择的样本区域108。如果多个询问光束104被用作光源102，则透镜***106可能不必充分扩展光束来覆盖样本区域108。
例如，本文所述的分析方法和设备特别良好地适于(但不限于)检测样本材料112的幅材状卷的表面。一般来讲，幅材卷可包含制成的幅材材料，幅材材料可以是在一个方向(幅材横维方向)上具有固定尺寸并且在正交方向(顺维方向)上具有预定或未定长度的任何片材状材料。可以使用***100进行有效分析的幅材材料的例子包括(但不限于)透射性或反射性样本材料112，其中表面110对于光源102发射的光不是高度散射的。例子包括金属、纸张、织物、非织物、玻璃、聚合物膜、柔性电路或它们的组合。金属可包括例如钢或铝之类的材料。织造材料一般包括各种织物。非织物包括以下材料，例如纸张、过滤介质或绝缘材料。膜包括例如透明和不透明的聚合物膜，包括复合膜和带涂层的膜。
表面110包括可遍布样本材料112的大面积的不均匀的因素，诸如(例如)斑点、波纹、成束、条痕和变形(在图2中未示出)。光源102和透镜***106可被选定为针对特定的表面分析应用提供合适尺寸的样本区域108。
二维光束114透射通过样本材料112的表面110和/或被其反射，此后入射到透镜120的阵列上。透镜阵列120可以是线性的或二维的，包括合适数量和布置的透镜元件122，透镜元件122在本文中可被称为小透镜，用于捕集被透射或反射的光束114的至少一部分。虽然透镜阵列120可以是任何合适的尺寸和形状，但透镜阵列120的尺寸和形状被优选地选择，使得透镜阵列120中的所有小透镜122被透射的光束114填充。如果透射的多个光束114被用作光源102，则透镜阵列120中的小透镜优选地被布置成使得来自透镜***106(如果存在)的角散度和由样本材料112造成的角偏差量的组合没有造成透射的多个光束入射到单个小透镜上或者入射到小透镜之间的区域中。多个透镜阵列120会可选地彼此相邻地布置，以匹配透射的光束114的尺寸。
小透镜122中的每个包括被选定用于产生焦点150的弯曲表面，并且由透镜阵列120产生的焦点152的二维阵列是表面110的样本区域108中的特征的特性。在图2中示出的实施例中，用成像透镜***130在包括(例如)CCD或CMOS相机134的合适传感器***132上将焦点152的阵列成像。
传感器***132包括处理器136，处理器136可以在相机134内部、外部或者远离相机134。处理器136包括存储器中存储的焦点154的基准阵列。焦点154的基准阵列是由使用基本上没有不均匀缺陷的基准样本材料112的设备100之前进行的分析产生的，或者可基于理想样本材料的行为的理论模型来计算。
样本区域108的任意部分中的不均匀缺陷造成透射通过样本材料112的那部分的光的变化，所述光是通过小透镜阵列120中下面的小透镜122收集的。例如，样本区域108中的不均匀缺陷可造成询问光束的角向挠度、角散度或改变的透射率。这些改变会导致相对于焦点的基准阵列的以下中的至少一个的变化：(1)X-Y平面中的焦点的位置；(2)焦点的尺寸；或(3)焦点的强度。
在图2中示出的实施例中，用样本区域108下面的小透镜122中的至少一些来检测询问光束114的角向挠度，当与处理器136的存储器中存储的焦点154的基准阵列比较时，角向挠度在阵列152中的焦点150之间的X和Y方向中的至少一者中造成对应位移。处理器136利用任何合适的算法将二维阵列152中的每个焦点150在X-Y平面中的位置与其在基准焦点阵列中对应的基准焦点154的位置进行比较。透镜阵列120中的每个小透镜122所产生的焦点150、154的质心区域之间的这个线性位移与样本区域108的对应覆盖区域中的不均匀缺陷的严重性成正比。
相比于图1A至图1B中示出的点测量设备，图2的设备同时测量多个点，以能够对大样本区域108内的不均匀度进行快速二维映射。焦点150的阵列的二维映射是样本均匀度在两个方向上(例如，在幅材材料中的幅材横维方向和顺维方向上)的真实表示。另外，焦点150的二维阵列偏离焦点154的基准阵列的位移对于在处理器136中使用算法进行处理和解释而言相对简单。
设备100的感光度主要由两个因素来确定：1)透镜阵列120中的小透镜122的焦距(小透镜122的焦距越长，感光度越高)；和2)传感器***132的分辨率和处理器136中的用于跟踪焦点150和154之间的质心转移的图像处理器算法。例如，如果点的质心遇到相机134的传感器上的不止单个像素，则处理器136计算位于点内的像素的强度的质心。然后，通过在影响对着阵列中的相邻小透镜的像素区域之前保持多少像素来确定***的角范围。
在设备100中，可使用柱状透镜阵列或透镜状透镜阵列来取代透镜阵列，并且可使用线扫描相机来取代CCD或CMOS相机。然而，这个替代实施例只允许在一个方向上(例如，幅材横向上)进行不均匀度测量。
图3是示出操作图2中的设备以确定材料的样本区域中的不均匀度的水平的方法300的流程图。在步骤302中，至少一个光源的输出光束在表面的所选择样本区域上形成二维询问光束。在步骤304和306中，透射通过样本区域或者从样本区域反射的光被透镜阵列收集，以形成对应的焦点的样本阵列。在步骤308中，在诸如CCD相机的传感器上，将焦点的样本阵列成像。在步骤310中，处理传感器上的样本阵列的图像，以确定相对于基准焦点阵列的所选择焦点特性的所选择变化。焦点特性的可测得变化的例子包括(但不限于)焦点位置、焦点尺寸或焦点强度的差异。在步骤312中，使用这些变化来评价和/或表征样本区域中的不均匀度。
在一些实施例中，图2的设备可用于一个或多个检测***，以在制造过程中检测幅材材料。为了生产准备转换成用于组装到产品中的各个片材的成品幅材卷，可在多条生产线上加工非成品幅材卷，这些生产线可位于一个幅材制造厂内，也可位于多个制造厂内。对于每个加工过程，幅材卷用作原料卷，幅材从原料卷送入制造工艺中。在每个过程之后，幅材通常再次卷绕成幅材卷并转移至不同产品线或运送至不同制造厂，在那里进行退绕、加工并再次卷绕成卷。不断重复该过程，直至最终生产出成品幅材卷。对于许多应用，用于幅材卷中的每一个的幅材材料可具有多个涂层，所述涂层是在一个或多个幅材制造厂的一条或多条生产线处涂覆的。就第一制造工艺而言，涂层通常涂覆至基础幅材材料的暴露表面，或者就后续制造工艺而言，涂层通常涂覆至先前涂覆的涂层。涂层的例子包括粘合剂、硬涂层、低粘附力背面涂层、金属化涂层、中密度涂层、导电或不导电涂层，或者它们的组合。
在图4所示的检测***400的示例性实施例中，幅材426的样本区域定位在两个支承辊423、425之间。检测***400包括基准标记控制器401，其控制基准标记阅读器402以从样本区域426收集卷和位置信息。另外，基准标记控制器401可从与幅材426的所选择样本区域接合的一个或多个高精度编码器接收位置信号和/或支承卷423、425。基于这些位置信号，基准标记控制器401确定每个检测到的基准标记的位置信息。基准标记控制器401将卷和位置信息传递到分析计算机429，以便与关于幅材424表面上的特征尺寸的检测数据关联。
***400还包括一个或多个光学成像***412A-412N，每个成像***包括激光光源450和扩束透镜***452。当幅材被加工时，光学***412靠近材料426的连续移动幅材的表面424被定位，并且扫描连续移动幅材426的后续样本区域以获得数字图像数据。
光学***412将光束投射到扩束光学器件452中，以在幅材表面424的426的样本区域上产生询问光束413。透射通过幅材426的样本区域的光415被透镜阵列454收集。透镜阵列454产生焦点的样本阵列，其被成像透镜***456收集并且成像到传感器***458上。
图像数据采集计算机427从传感器***458收集图像数据并且将图像数据发送到分析计算机429。分析计算机429处理来自图像采集计算机427的图像数据流并且用一种或多种算法来分析数字图像，以将焦点的样本阵列与存储器中存储的焦点的基准阵列进行比较。计算机评价样本阵列中的每个焦点相对于其在基准阵列中的对应焦点的变化，以计算幅材材料426的样本区域中的不均匀度的水平。分析计算机429可将结果显示在适当的用户界面上和/或可将结果储存在数据库431中。
图4所示的检测***400可用于幅材制造厂内，以应用算法检测幅材表面424中不均匀缺陷的存在。检测***400也可提供输出数据，输出数据在制造幅材时实时指示每个缺陷的严重性。例如，计算机化检测***可以向幅材制造厂内的用户(诸如，工艺工程师)提供关于不均匀的存在及其严重性的实时反馈，从而允许该用户对特定批次的材料或一系列批次中出现不均匀快速作出反应，即通过调整工艺条件以纠正问题，而不会显著延迟生产或生产出大量无用的材料。计算机化检测***400可应用算法来计算严重级别，通过最终指定不均匀度的等级标签(如，“好”或“坏”)或通过连续比例或更准确的采样比例生成给定样本不均匀严重性的测量值。
分析计算机429可将幅材426的样本区域的不均匀度分级或其它信息(包括幅材426的卷辨识信息和可能的每个所测得特征的位置信息)储存在数据库431内。例如，分析计算机429可以利用基准标记控制器401生成的位置数据来确定每个所测得的不均匀区域在生产线坐标系内的空间位置或图像区域。也就是说，基于来自基准标记控制器401的位置数据，分析计算机429确定当前生产线所用的坐标系内每个不均匀区域的x、y和可能的z的位置或范围。例如，可定义坐标系，使得x维度表示幅材426的横向距离，y维度表示沿着幅材长度的距离，z维度表示幅材的高度，所述高度可以是基于涂层的数量、材料或此前施用于幅材的其它层。此外，可以将x、y、z坐标系的原点定义在生产线内的物理位置处，原点通常与幅材426的初始进料位置相关联。
数据库431可用多种不同形式中的任一种实现，包括数据存储文件或在一个或多个数据库服务器上执行的一个或多个数据库管理***(DBMS)。数据库管理***可以是例如关系(RDBMS)、分层(HDBMS)、多维(MDBMS)、面向对象(ODBMS或OODBMS)或对象关系(ORDBMS)数据库管理***。作为一个例子，数据库431被实现为关系数据库，该数据库可以商品名SQL Server得自华盛顿雷德蒙的微软公司(Microsoft Corporation,Redmond,WA)。
一旦该过程结束，分析计算机429就可将收集在数据库431中的数据经由网络439传输至转换控制***440。例如，分析计算机429可将卷信息以及特征尺寸和/或异常信息以及每个特征的相应子图像传递到转换控制***440，以用于后续的离线详细分析。例如，特征尺寸信息可通过数据库431与转换控制***440之间的数据库同步方式进行传递。
在一些实施例中，转换控制***440而非分析计算机429可确定产品中的每个异常可引起其缺陷的那些产品。一旦将成品幅材卷的数据收集在数据库431中，所述数据就可被传递至转换站点和/或用于标记幅材卷上的异常，标记方式为用可移除或可擦洗标记直接在幅材表面上进行标记或者在覆盖片材上进行标记，所述覆盖片材可在幅材上进行异常标注之前或期间被施用于幅材。
分析计算机429的组件可以至少部分地实现为由分析计算机429的一个或多个处理器执行的软件指令，所述处理器包括一个或多个硬件微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、或任何其它等同的集成或离散的逻辑电路、以及此类组件的任何组合。可以将软件指令保存在非暂时性计算机可读介质中，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、硬盘、CD-ROM、软盘、盒式磁带、磁性介质、光学介质、或其它计算机可读存储介质。
虽然出于示例目的显示为定位在制造厂内部，但分析计算机429可以位于制造厂外部，如位于中央位置或在转换站点处。例如，分析计算机429可以在转换控制***440内运行。又如，所述组件在单个计算平台上执行并且可以集成到同一个软件***中。
现在，将参考以下非限制性实例描述本公开的主题。
实例
制备图2的设备，激光器102发射的光束104被透镜***106扩展，以覆盖约2.25平方英寸的面积。面积为约4平方英寸的小透镜阵列120捕集透射通过样本材料112的样本区域108的光，借助成像透镜***130将焦点152的样本阵列成像到CCD相机134。
图5示出焦点154的基准阵列的图像，图6示出当材料的不均匀样本被放置在扩展的激光束和小透镜阵列120之间时形成的焦点150的转移的样本阵列。图6中列出的数值是焦点150的样本阵列的图像相对于焦点154的基准阵列的图像的X和Y位移。
图7是用图6中示出的数据计算出的幅材变形大小的表面等高线图。也可得到诸如幅材倾斜方向的其它信息。
已经描述了本发明的各种实施例。这些和其他实施例均在以下权利要求书的范围内。

Claims (42)

1.一种方法，包括：
在表面的所选择样本区域上形成二维询问光束；
用透镜阵列收集透射通过所述样本区域或者从所述样本区域反射的光，以形成焦点的样本阵列；
通过成像透镜使所述焦点的样本阵列在传感器上成像；以及
将所述焦点的样本阵列的图像与焦点的基准阵列进行比较，以确定所述样本区域中的不均匀度的水平。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述光源包括激光器。
3.根据权利要求1所述的方法，其中单个光源的输出光束被至少一个扩束透镜扩展，以形成所述二维询问光束。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述二维询问光束通过多个光源形成。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述传感器包括CCD或CMOS相机。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述成像透镜包括：(1)单元件透镜，或(2)多元件透镜组合。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述比较步骤由所述传感器内部的处理器执行。
8.根据权利要求5所述的方法，其中所述比较步骤由远离所述传感器的处理器执行。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述样本是移动的幅材材料。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述比较步骤将所述样本阵列中的焦点的以下特性中的至少一个与所述基准阵列中的焦点的特性进行比较：X-Y平面中的位移、尺寸和强度。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述比较步骤将所述样本阵列中的焦点在X-Y平面中的位移与所述基准阵列中的焦点的位置进行比较。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所收集的光透射通过所述样本区域。
13.一种设备，包括：
至少一个光源，所述至少一个光源在表面的所选择样本区域上形成二维询问光束；
小透镜阵列，所述小透镜阵列捕集透射通过所述表面的所述样本区域或者从所述表面的所述样本区域反射的光，以形成焦点的样本阵列；
成像透镜，所述成像透镜对所述小透镜阵列产生的所述焦点的样本阵列在传感器上进行成像；和
处理器，所述处理器确定所述焦点的样本阵列相对于焦点的基准阵列的以下特性变化中的至少一种：(1)所述样本阵列中的焦点在X-Y平面中的位移；(2)所述样本阵列中的焦点的尺寸；(3)所述样本阵列中的焦点的强度，其中所述变化代表所述样本区域中的不均匀度的水平。
14.根据权利要求13所述的设备，其中所述处理器确定所述样本阵列中的焦点相对于所述焦点的基准阵列的位移。
15.根据权利要求13所述的设备，还包括位于所述光源和所述表面之间的扩束透镜。
16.根据权利要求13所述的设备，其中多个光源形成所述询问光束。
17.根据权利要求13所述的设备，其中所述光源是激光器。
18.根据权利要求13所述的设备，其中所述成像透镜包括：(1)单元件透镜，或(2)多元件透镜组合。
19.根据权利要求13所述的设备，其中所述传感器包括CCD或CMOS相机。
20.根据权利要求13所述的设备，其中所述处理器在所述传感器内部。
21.根据权利要求13所述的设备，其中所述处理器远离所述传感器。
22.根据权利要求13所述的设备，其中所述小透镜阵列捕集透射通过所述样本区域的光。
23.一种用于监控材料的表面上的所选择样本区域内的变形的***，包括：
光源，所述光源在所述表面的所述所选择样本区域上形成二维询问光束；
小透镜阵列，所述小透镜阵列捕集透射通过所述表面的所述样本区域或者从所述表面的所述样本区域反射的光，以形成焦点的样本阵列；
成像透镜，所述成像透镜使所述焦点的样本阵列在传感器上成像；和
处理器，所述处理器测量所述样本阵列中的焦点相对于焦点的基准阵列在X-Y平面中的位移、尺寸和强度中的至少一者，以确定所述样本区域中的不均匀度的水平。
24.根据权利要求23所述的***，其中所述处理器测量所述样本阵列中的每个焦点相对于所述基准阵列在X-Y方向上的位移。
25.根据权利要求23所述的***，其中所述小透镜阵列捕集透射通过所述样本区域的所述表面的光。
26.根据权利要求23所述的***，其中所述材料的所述表面是非静止的。
27.根据权利要求23所述的***，其中所述光源是激光器，并且其中所述***还包括在所述激光器和所述表面之间的扩束透镜。
28.根据权利要求23所述的***，其中所述成像透镜包括：(1)单元件透镜，或(2)多元件透镜组合。
29.根据权利要求23所述的***，其中所述处理器远离所述传感器。
30.一种方法，包括：
将光源定位成邻近柔性材料的非静止幅材的表面，其中所述光源在所述表面的所选择样本区域上形成二维询问光束；
在小透镜阵列上收集透射通过所述样本区域的光，其中所述小透镜阵列形成对应的焦点的样本阵列；
通过成像透镜使所述焦点的样本阵列在相机的传感器上成像；
处理所述传感器上的图像，以测量所述样本阵列中的每个焦点相对于焦点的基准阵列在X-Y方向上的位移，并且基于所测得的焦点的位移来计算所述样本区域中的不均匀度。
31.根据权利要求30所述的方法，其中所述成像透镜包括：(1)单元件透镜，或(2)多元件透镜组合。
32.根据权利要求30所述的方法，其中所述焦点的样本阵列的图像由所述相机内部的处理器处理。
33.根据权利要求30所述的方法，其中所述焦点的样本阵列的图像由远离所述相机的处理器处理。
34.一种用于在制造幅材材料时实时检测所述幅材材料以及计算所述幅材材料的表面中的所选择样本区域的变形水平的方法，包括：
将光源定位成邻近柔性材料的非静止幅材的表面，其中所述光源包括扩束透镜和至少一个激光器，并且其中所述光源在所述表面的所选择样本区域上形成二维询问光束；
在小透镜阵列上收集透射通过所述样本区域或者从所述样本区域反射的光，其中所述小透镜阵列形成对应的焦点的样本阵列；
通过成像透镜使所述焦点的样本阵列在相机的传感器上成像；
处理所述传感器上的图像，以测量所述样本阵列中的每个焦点相对于焦点的基准阵列在X-Y方向上的位移，并且基于所测得的位移来计算所述样本区域中的不均匀度的水平。
35.根据权利要求34所述的方法，其中所述成像透镜包括：(1)单元件透镜，或(2)多元件透镜组合。
36.根据权利要求34所述的方法，其中所述图像由远离CCD相机的处理器处理。
37.根据权利要求34所述的方法，还包括呈现用户界面，以向用户输出所计算的不均匀度的水平。
38.根据权利要求37所述的方法，还包括响应于所述输出来更新用于所制造的幅材材料的工艺控制参数。
39.一种用于实时检测幅材材料的在线计算机化检测***，所述***包括：
光源，所述光源在表面的所选择样本区域上形成二维询问光束；
小透镜阵列，所述小透镜阵列捕集透射通过所述表面的所述样本区域的光，以形成焦点的样本阵列；
成像透镜，所述成像透镜用于使所述焦点的样本阵列在传感器上成像；和
计算机执行软件，所述计算机执行软件基于所测得的所述焦点的样本阵列相对于焦点的基准阵列的特性变化来确定所述样本区域中的不均匀度的水平。
40.根据权利要求39所述的***，还包括用于存储幅材检测模型的存储器，其中计算机执行软件，以将所述样本区域中的不均匀度与所述模型进行比较，并且计算所述幅材材料中不均匀缺陷的严重性。
41.根据权利要求39所述的***，还包括用户界面，以向用户输出所述缺陷的严重性。
42.一种非瞬时性计算机可读介质，包括软件指令，以使计算机处理器：
利用在线计算机化检测***接收在制造幅材材料期间所测得的幅材材料的表面上的一个或多个样本区域的焦点的样本阵列的图像；
将所述焦点的样本阵列的图像与焦点的基准阵列进行比较；以及
基于所述样本阵列中的焦点和所述基准阵列中的焦点之间的所选择特性的变化来计算所述幅材材料中的不均匀缺陷的严重性。
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